Плюсы и минусы роботизированного поиска швов
1 Плюсы и минусы роботизированного поиска швов и отслеживания швов
Исторически сложилось так, что если вы хотели автоматизировать сварку детали, вам нужны были два ключевых фактора: отсутствие зазоров в стыке и постоянство для обеспечения повторяемости. Однако в некоторых ситуациях наличие одного или обоих этих факторов может оказаться невозможным.
В сочетании с соответствующим программным обеспечением адаптивные датчики сварки могут значительно улучшить качество и согласованность деталей, а также сократить время простоя, вызванное регулировкой оснастки и/или программированием робота. Датчики, используемые специально для роботизированной сварки, обычно делятся на четыре категории: сенсорные, дуговые, лазерные и визуальные. Кроме того, они выполняют три основные функции: поиск швов, отслеживание швов и/или сканирование деталей, которые часто также могут использоваться для контроля. Каждая функция обладает уникальными преимуществами в зависимости от детали и ожидаемого результата, и большинство технологий можно смешивать и сочетать, если их использование не является избыточным.
2 Поиск швов в сравнении с отслеживанием швов
«В чем разница между поиском шва и отслеживанием шва?» и «Как узнать, когда следует использовать поиск шва, а когда — отслеживание шва?» Эти вопросы часто задают нашим специалистам по роботизированной сварке. Исходя из этого, вот несколько моментов, которые следует учитывать при принятии решения о том, как продолжить процесс роботизированной сварки:
2.1 Поиск шва
Для точного определения роботом местоположения сварного соединения до начала сварки рекомендуется использовать высокоскоростной поиск шва или поиск стыка. Заготовки неизбежно будут иметь некоторый диапазон отклонений, но ваша цель — минимизировать эти отклонения с помощью специальных приспособлений и оснастки, а также обеспечить отклонение траектории в пределах половины толщины сварочной проволоки относительно центра шва. Этот процесс может быть выполнен несколькими способами с использованием различных технологий, позволяющих роботу находить сварное соединение.
Как только шов обнаружен путем нахождения обычно двух или более известных точек на детали, робот перемещает траекторию программы для завершения сварки. Требуемый тип поиска шва определяется двумя основными факторами: ожидаемым временем цикла и типом соединения.
Поиск шва — одна из самых популярных функций сварки, которая часто достигается с помощью следующих тактильных опций:
Тактильное обнаружение — идеально подходит для определения ориентации деталей с простыми соединениями и геометрией. Этот метод, также известный как «касание проволоки«, включает в себя физическое касание сварочной проволоки с конца горелки для обнаружения проводящей поверхности свариваемой детали. Медленная перемещение робота и возможное прикосновение замыкают цепь с малым напряжением, подаваемым через проволоку. В некоторых случаях это также может быть сделано с помощью сопла горелки. Системы, подобные пакету Touch Sense компании Yaskawa, используют цепь низкого напряжения во время поиска на низкой скорости для определения наилучшего положения сварочного соединения, благодаря встроенным функциям сварочного источника питания, предназначенного для автоматизации.
Плюсы:
- Низкая сложность
- Работает на всех токопроводящих материалах
- Легко обучать с помощью макрокоманд
- Не препятствует совместному доступу
- Для робота не требуется внешнее оборудование
- Подходит для большинства типов нахлесточных и угловых соединений, также может использоваться с V-образными стыковыми соединениями
- Более дешевый вариант
Минусы:
- Требуются обрезка (перед началом ощупывания), а также наличие автоматического тормоза проволоки в горелке
- Ограничена толщиной нахлесточного соединения (более 3 мм)
- Медленнее по сравнению с лазером или камерой
- Ограниченные возможности по обнаружению зазоров в стыках
- Невозможно найти квадратные стыковые соединения
Проволочное зондирование — Подобно тактильному зондированию, когда проволока из горелки осуществляет тактильный контакт с деталью, эта опция использует серводвигатель в подающем механизме горелки для быстрого перемещения проволоки вверх и вниз во время движения робота по детали. Это позволяет легко определять местоположение нахлесточных соединений, а также измерять такие элементы, как высота материала и зазоры. Предлагаемое компанией Fronius программное обеспечение Fronius Wire Sense обеспечивает высокую эффективность.
Плюсы:
- Может обнаружить такие соединения, как стыковые, которые трудно обнаружить с помощью традиционной статичной проволоки или датчика касания сопла
- Может использоваться для швов внахлест менее 3 мм
- Возможность измерения смещения высоты детали, ширины и глубины зазора
Минусы:
- Требуется специальная лицензия на оборудование и программное обеспечение от Fronius
- Медленнее по сравнению с лазером или камерой
- Доступно не для всех марок сварочных источников питания
Лазерное точечное распознавание — в два-пять раз быстрее, чем тактильное, использование базового точечного лазерного датчика (дальномера, устанавливаемого на сварочную горелку) фиксирует местоположение и ориентацию детали почти так же быстро, как срабатывает лазер, обеспечивая быстрый и точный поиск шва. Бесконтактный лазерный датчик AccuFast™ от Yaskawa может работать с любым сварочным источником питания и представляет собой экономически эффективный вариант между тактильными и визуальными датчиками.
Плюсы:
- Низкая или средняя сложность (требуется некоторое обучение работе со встроенными командами)
- Подходит для большинства материалов
- Легко обучать с помощью макрозаданий
- Использует бесконтактный датчик
- Более высокая скорость поиска и чувствительность к прикосновениям
- Исключает необходимость использования обрезки проволоки
- Находит большинство типов соединений, обнаруживая нахлесточные швы толщиной до 1,6 миллиметра
Минусы:
- Блок датчиков устанавливается рядом с горелкой
- Монтажный кронштейн для каждого типа горелки
- Ограничение по толщине нахлесточного соединения (не менее 1,6 мм)
- Ограниченная возможность обнаружения зазора в стыке
- Невозможно обнаружить стыковые соединения (без фаски с зазором и с нулевым зазором)
- Требуется проверка для работы на поверхностях с высокой отражающей способностью
Лазерное обнаружение швов — способно регистрировать больше характеристик за одно сканирование по сравнению с точечным лазером. Благодаря использованию профильного лазерного интерфейса, такого как Yaskawa MotoEye™, обеспечивает чрезвычайно быстрое измерение швов. Это решение хорошо сочетается с системами, использующими 2,5D лазерные датчики для получения необходимых измерений, данных о зазорах в стыках для робота до начала сварки. Лазерные системы от SERVO-ROBOT i-CUBE™, ABICOR BINZEL Scansonic, Wenglor и SeamPilot™ от Российской компании ООО МиР прекрасно работают с интерфейсом Yaskawa MotoEye™.
Плюсы:
- Работает на разных материалах при любом освещении
- Легко обучать с помощью макрозаданий
- Предоставляет данные о зазорах в стыках
- Большое фокусное расстояние; установка на расстоянии от дуги
- Определяет 2,5D (поперечное смещение и глубину)
- Компактный и автономный
- Интерфейс ввода/вывода может быть модернизирован для старых систем управления
Минусы:
- Средняя и высокая сложность (требуется обучение работе с системой технического зрения)
- Может ограничивать доступ к детали/инструменту
- Поле зрения 40 мм может потребовать многократного поиска при больших смещениях
2.2 Отслеживание шва
Эта опция, часто упрощающая программирование, использует инновационную технологию, позволяющую роботу отслеживать положение сварного шва в режиме реального времени во время процесса сварки. Отслеживание шва популярно в тех случаях, когда при сварке детали может возникнуть деформация, или для тяжелых литых деталей, и обычно выполняется следующими методами:
Отслеживание шва по дуге — лучше всего подходит для деталей с длинными или изогнутыми швами, варьирующимися от детали к детали. Устройство отслеживания шва по дуге, например ComArc LV (низковольтное) компании Yaskawa, использует твердотельный датчик, установленный рядом со сварочным источником питания, для активного измерения характеристик дуги во время сварки. Это определяет отклонения между заданной роботу траекторией и фактической траекторией шва.
Плюсы:
- Низкая сложность
- Надежный датчик и простота поддержки
- Функция Passover ограничивает погрешность датчика
- Компенсация фазы калибрует сварочный электрический контур
- Может отслеживать соединения внахлестку толщиной от 3 мм
- Поддерживает несколько роботов и скоординированное движение
- Более дешевый вариант
Минусы:
- Работает только с колебаниями и более толстым материалом
- Ограничен физикой дуги/сварки
- Требуется предварительный поиск сварного шва для определения места начала сварки
Лазерное отслеживание шва — применим в том числе для тонкого материала с различными типами сварных соединений, требующими максимально быстрого времени цикла. Этот метод сочетает в себе высокопроизводительный лазер с высокоскоростным контроллером для определения местоположения шва и детали в режиме реального времени во время сварки детали. Специальная программа компенсирует траекторию, а также адаптируется к параметрам сварки с учетом расположения и вида шва. Для этого хорошо подходят продукты MotoEye LT компании Yaskawa, DIGI-I/Power-cam компании SERVO-ROBOT и SeamPilot™ от Российской компании ООО МиР.
Плюсы:
- Лучше отслеживает тонкое соединение внахлест
- Поддерживает высокие скорости движения (до 254 сантиметров в минуту)
- Допускает отслеживание одновременно со сваркой с колебаниями
- Отслеживание не зависит от настроек сварки
- Поддерживает скоординированное движение
- Доступен интерфейс Ethernet
- Камера защищена от воздействия сварочной дуги
- Адаптивная функция сварки (возможно задание таблиц зазор-скорость сварки/ток)
Минусы:
- Высокая сложность и часто высокая стоимость (Требуется обучение работе с системой технического зрения)
- Установленный на горелке датчик ограничивает доступ к соединению
- Радиусы отслеживания ограничены 40-60 мм
- Ограничено двумя роботами в одной системе
Двойное лазерное отслеживание швов. Для оптимизации времени цикла иногда два робота оснащаются технологией отслеживания швов для работы в унисон. Используя тот же интерфейс и технологии, о которых говорилось выше, время цикла может сократиться вдвое, а досягаемость до сварных швов на более крупных и сложных деталях улучшиться, чем при использовании одного робота.
ПОЛУЧИТЬ КОНСУЛЬТАЦИЮ с.т.: +7-922-035-55-11 Владимир (звонок, WhatsUp, Telegram)
e-mail: info@mirrobotics.ru